量子揺動の強い系の新しい物性研究(Study on Systems with Strong Quantum Fluctuation)

• 研究課題/領域番号: 08044081
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究分野: 物性一般(含基礎論)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮下 精二 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10143372)
• 研究分担者: MIKESKA H.J. ハノバー大学, 教授 ; 田崎 晴明 学習院大学, 理学部, 助教授 (50207015) ; 高橋 實 東京大学, 物性研究所, 教授 (40029731) ; 利根川 孝 神戸大学, 理学部, 教授 (80028167) ; 斯波 弘行 東京工業大学, 理学部, 教授 (30028196) ; MIKESKA Hans-Juergen Inst.for Theor.Phys.Hannover U.Professor ; MIKESKA HーJ. ハノバー大学, 教授 ; JOLICOUER T. サクレー原子核研究所, パリ・ポリテク(フランス), 助教授 ; KENNEDY T. アリゾナ大学, 数学教室(米国), 教授 ; YOUNG A.P. カリフォルニア大学, サンタクルツ校(米国), 教授 ; MIKESKA H.ーJ ハノーバ大学(ドイツ), 教授 ; 多々良 源 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10271529) ; 羽田野 直道 東京大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70251402) ; 川島 直輝 東邦大学, 理学部, 講師 (30242093)
• 研究期間 (年度): 1996 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 10,100千円 (直接経費: 10,100千円); 1997年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円); 1996年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
• キーワード: 量子揺動 / シングレットペア / トンネル現象 / 量子相転移 / 金属強磁性 / 平坦バンド / 平担バンド

研究概要

量子揺動の強い系の新しい物性に関して、量子スピン系や強結合電子系(ハバ-ド模型)での新しい秩序の在り方やその運動形態について研究を進めた。
反強磁性ハイゼンベルク模型における空間構造の効果に関して、スピン1と1/2が混在する系において、スピン一重項の配位の取り方によって、いろいろ異なった非磁性相が現われ、それらの間に基底状態と励起状態の間のギャップが消失する相転移が存在することを見出した。[利根川、宮下、ミケスカ]また、本質的に等価な系として梯子格子を希釈した模型などの研究も進めた。[ミケスカ]また、
量子スピン系に不純物による磁気秩序への効果としてランダムな結合をもつスピン1の反強磁性ハイゼンベルク鎖の相関関数の研究や、スピン1の一次元鎖にわずかにスピン1/2をドープした系の磁気誘起を量子モンテカルロ法を用いて、その形状や温度変化を研究し、誘起モーメントによる現象の不純物濃度や結合定数依存性、さらにはその温度依存性などを明らかにした。特にこれまで十分希薄と考えられてきた3%程度の不純物でも低温では相当大きな磁気秩序が現れることが見つかり、けっして全くの非磁性物質として解析してはならないことがわかった。そのため低温での準励起の性質などにも新しい特徴が見つかる可能性が出て来た。[ジョリク-ル、ホス、宮下]量子効果と格子希釈効果の相乗作用として現われる量子グリフィス相の特徴を明らかにするため、横磁場イジング模型を希釈正方格子上で調べ、局所帯磁率の発散などを発見した。[池上、宮下、リーガー、ヤング]
古典的な基底状態には存在しない量子揺動によるエントロピー効果による新しい相の出現やその相図について詳しく調べた。特に、対角化による研究では調べられる系の大きさが限られているため相転移の場所を明解に決めることが出来なかったが、波動関数の性質を調べることで小さな系でも相の移り変わりが明解に現われることを示した。また、対応する古典系で有限温度でエントロピーのために類似な相転移が起こることを見出した。[宮下、仙田、斯波]また、量子モンテカルロ法や転送行列法、ベ-テ仮設の方法で低温での熱力学的性質も調べた。[利根川、宮下、エバ-ツ、高橋]
ハバ-ト模型における強磁性出現機構や磁気秩序の形態について研究し新しいタイプの強磁性出現機構を発見するとともにそこでの秩序の性質を明らかにした。[田崎、渡部、宮下]
更に、これらの量子状態のダイナミックスの特徴についても研究を開始するに至った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Watanabe,: "New Saturated Ferromagnetism in the Flat-Band Hubbard Model in High Electron Filling" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2123-2128 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Miyashita,: "Nature of the Ordered Phase and the Critical Properties of the Three Dimensional Six-state Clock Model" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3411-3420 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.De.Raedt,: "Theory of Quantum Tunnening of the Magnetization in Magnetic Particle" Phys.Rev.B. 56. 11761-1170 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Yamamoto,: "Low-Lying Excitations in the S=1 Antiferromagnetic Heisenberg Chain" Phys.Letter A. 235. 545-550 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Watanabe,: "Properties of New Saturated Ferromagnetism in the ID Flat-Band Hubbard Model as the Spinal State" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3981-3987 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] X:Hu,: "Simulation for the First-Order Vortex-Lattice Melting Transition in High-Tc Superconductors" Physica C. 282-287. 2057-2058 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] X.Hu,: "δ-function peak in the specific heat of high-Tc Superconductors:Monte Carlo Simulation" Phys.Rev.Lett.79. 3498-3501 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Miyashita,: "A Stochastic model of non-classical light emission from a micro cavity" Phys.Rev.Lett.80. 1525-1528 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Tonegawa,: "One-Dimensional Heisenberg Antiferromagnets in which two S=1/2 and two S=1 spins are arranged alternatively" J.Mag.Mag.Matt.(1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Tonegawa: "Ground-State and Thermodynamic Properties of the Quantum Mixed Spin-1/2-1/2-1-1 Chain" J.Phys.Soc.Jpn.67. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Watarai,: "Critical Exponents of Ising-Like Heisenberg Antiferromagnets on the Hexagonal Lattice" J.Phys.Soc.Jpn.67. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Watanabe and S.Miyashita: "New Saturated Ferromagnetism in the Flat-Band Hubbard Model in High Electron Filling" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2123-2128 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Miyashita: "Nature of the Ordered Phase and the Critical Properties of the Three Dimensional Six-state Clock Model" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3411-3420 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.De Raedt, S.Miyashita, K.Saito, D.Garcia-Pablos and N.Garcia: "Theory of Quantum Tunnening of the Magnetization in Magnetic Particle" Phys.Rev.B. 56. 11761-11768 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Yamamoto and S.Miyashita: "Low-Lying Excitations in the S = 1 Antiferromagnetic Heisenberg Chain" Phys.Letter A. 235. 545-550 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Watanabe and S.Miyashita: "Properties of New Saturated Ferromagnetism in the 1D Flat-Band Hubbard Model as the Spiral State" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3981-3987 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] X.Hu, S.Miyashita and M.Tatchiki: "Simulation for the First-Order Vortex-Lattice Melting Transition in High-T_c Superconductors" Physica. C282-287. 2057-2058 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] X.Hu, S.Miyashita and M.Tatchiki: "delta-function peak in the specific heat of high-T_c superconductors : Monte Carlo simulation" Phys.Rev.Lett.79. 3498-3501 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Miyashita, H.Ezaaki and E.Hanamura: "A Stochastic model of non-classical light emission from a micro cavity" Phys.Rev.A. 57. 2046-2055 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Miyashita, K.Saito and H.De Raedt: "Nontrivial resonance of nanoscale uniaxial magnets to alternating field" Phys.Rev.Lett.80. 1525-1528 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tonegawa, T.Hikihara, M.Kaburagi, T.Nishino, S.Miyashita and H.-J.Mikeska: "One-Dimensional Heisenberg Anfiferromagnets in which two S = l/2 and two S = 1 spins are arranged alternatively" J.Mag.Mag.Matt. 1997.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tonegawa, T.Hikihara, M.Kaburagi, T.Nishino, S.Miyashita and H.-J.Mikeska: "Ground-State and Thermodynamic Properties of the Quantum Mixed Spin-1/2-l/2-1-1 Chain" J.Phys.Soc.Jpn.67. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Watarai and S.Miyashita: "Critical Exponents of Ising-Like Heisenberg Antiferromagnets on the Hexagonal Lattice" J.Phys.Soc.Jpn.67. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Watanabe,: "New Saturated Ferromagnetism in the Flat-Band Hubbard Model in High Electron Filling" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2123-2128 (1997)
• [文献書誌] S.Miyashita,: "Nature of the Ordered phase and the Critical propertic of the Three Dimensional Six-state Clock Model" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3411-3420 (1997)
• [文献書誌] H.De.Raedt,: "Theory of.Quantum Tunnening of the Magnetization in Magnetic Particle" Phys.Rev.B. 56. 11761-117 (1997)
• [文献書誌] S.Yamamoto,: "Low-Lying Excitations in the S=1 Antiferromagnetic Heisenberg Chain" Phys.Letter A. 235. 545-550 (1997)
• [文献書誌] Y.Watanabe,: "Properties of New Saturated Ferromagnetism in the ID Flat-Band Hubbard Model as the Spinal State" J.Phys.Soc.Jpn.66. 3981-3987 (1997)
• [文献書誌] X : Hu,: "Simulation for the First-Order Vortex-Lattice Melting Transition in High-Tc Superconductors" Physica C. 282-287. 2057-2058 (1997)
• [文献書誌] X.Hu,: "S-function peak in the specific heat of high-Tc Superconductors Monte Carlo simulation" Phys.Rev.Lett.79. 3498-3501 (1997)
• [文献書誌] S.Miyashita,: "A Stochastic model of non-classical light emission from a micro cavity" Phys.Rev.Lett.80. 1525-1528 (1998)
• [文献書誌] T.Tonegawa,: "One-Dimensional Heisenberg Antiferromagnets in which two S=1/2 and two S=1 spins are arranged alternatively" J.Mag.Mag.Matt.(1997)
• [文献書誌] T.Tonegawa,: "Ground-State and Thermodynamic Properties of the Quantum Mixed Spin-1/2-1/2-1-1 Chain" J.Phys.Soc.Jpn.67. (1998)
• [文献書誌] S.Watarai,: "Critical Exponents of Ising-Like Heisenberg Antiferromagnets on the Hexagonal Lattice" J.Phys.Soc.Jpn.67. (1998)
• [文献書誌] S.Miyashita and T.Nakamura: "Monte Carlo Studies on Frustrated Quantum Spin Systems by a New Appoach to the Negative-sign Problem" Int.J.Mod Phys.C7・3. 425-431 (1996)
• [文献書誌] S.Miyashita: "Observation of the Energy Gap due to the Quautum Tunneling Making Use of the Landan-Zener Mcelranism" J.Phys Soc.Jpn.65・8. 2734-2735 (1996)
• [文献書誌] K.Saito,S.Takesue & S.Miyashita: "Thermal conduction in a quantum system" Phys.Res.E. 54・3. 2404-2408 (1996)
• [文献書誌] K.Penc.H.Shiba,F.Mila and T.Tsukagoshi: "Ferromagnetism in Multi-band Hubband Model:From Weak to Strong Conlomb Repulsions" Phys.Rev.B. 54・6. 4056-4067 (1996)
• [文献書誌] T.Tonegawa,T.Nakano,& M.Kaburagi: "Ground State Phase diagram and Magnetization Curves of the S=1 Anfifernomagnetic Heisenbeag model" J.Phys.Soc.Jpn. 65・10. 3317-3330 (1996)
• [文献書誌] M.Takahashi,H.Nakamura and S.Sachdeu: "Oniuersal Low-Temperature Propertis of Quantin and Clasrical Fenomagnetie chains" Phys.Res.B. 54・1. 744-747 (1996)
• [文献書誌] H.Tasaki: "Stability of ferromagnetism in Hubbard models with nearly-flat bands" J.Stat.Phys.84. 535-653 (1996)
• [文献書誌] S.Brehmer,H.-J.Mikeska & U.Neugebauer: "Phase Diagram and hidden order for generalized spin laddere" J.Phys.Condeus Matter. 8. 7161-7177 (1996)
• [文献書誌] U.Schollwock,O Gohinelli and T.Jolicoeur: "S=2 Antiferomagnetic Quantum Spin Chain" Phys.Res.B. 54. 4038-4051 (1996)
• [文献書誌] A.P.Young and H.Rieger: "A.Numerical Study of the Random Transvese Fuld Ising Chain" Phys.Rev.B. 53. 8486-8498 (1996)